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寻找共同点:壁虎脚与热泉

你肯定遇到过这样的情况:你把一个黏糊糊、有弹性的东西扔到墙上,它就会慢慢地滑到地上。人们普遍误认为壁虎的脚趾也有类似的粘性。

但是,如果壁虎的脚趾也是靠这种粘附力来运作,那么壁虎就很难行走,甚至无法奔跑;捕食者会非常享受这种缺乏进化的感觉。如果我们仔细观察壁虎的脚,脚趾实际上会感觉柔软光滑。只有在微纤维(称为刚毛)参与时,脚趾才会平行于表面滑动,从而 "粘 "在表面上。

Indium Corporation 的Heat-Spring®源自大自然:铟的延展性将表面电阻降至最低并增加了热流。热弹簧图案中的峰值就像壁虎脚趾上的刚毛一样,使热弹簧能够附着在表面上--这种附着力不是弹性弹簧,而是使材料在循环过程中保持接触。

刚毛由蛋白质 beta 角蛋白构成。在纳米层面上,刚毛的分子间作用力可产生 1 到 1000 纳牛顿的粘附力;这种粘附力很强,壁虎可以每秒约三英尺的速度垂直奔跑,但与 Heat-Spring 35 psi 到 100 多 psi 的压力范围相比,就显得微不足道了。

金属方形牌上压印有风格化的“in”标志以及“铟泰公司 ”字样。铟泰公司 科学家们在进化曲线上遥遥领先:多年前,当鲍勃·贾雷特(Bob Jarrett)和乔丹·罗斯(Jordan Ross)设计“热泉”(Heat-Spring)时,其初衷正是为了满足客户对开发高性能导热界面材料 (TIM) 的需求。当时,传统的聚合物热界面材料(TIM)由于聚合物导热性较低,存在固有的问题。在 不到一年因此,"热泉 "诞生了。相反,研究人员发现,壁虎脚趾的粘性 历时数百万年 发展、 被困在白垩纪琥珀中的壁虎证明了这一点.

在早期设计阶段,“铟热源”经历了多次迭代——或者我们不妨称之为“演变”——因为我们的发明者们一直在探索如何通过改变铟的表面形态来降低接触电阻。 需要注意的是,添加图案也会减少接触面积。这似乎与热传导原理相悖。然而,由于降低热阻 包含三个基本原理——体导率、接触电阻和键合层厚度——方程中的某一部分对总电阻的影响可能比其他部分更大。鉴于铟质地柔软且导电性高,发明者们得以尝试不同的表面处理方式。

这种铟薄膜如何解决传统聚合物 TIM 的缺点(低导电性以及聚合物和导电填料之间的热不匹配)?Jarrett 认为:"铟......具有高导电性,与界面表面高度吻合。由于铟是金属,它通过电子来传导热量(和电能),因此热失配不是问题。聚合物、半导体和聚合物 TIM 的陶瓷填料依靠晶格振动来传导热量。如果振动频率不匹配,热传递就会在 TIM 的每个界面中断。使用导电金属(如铟)则可完全避免这一问题。

在当今世界,互联网正与我们最常使用的物品——智能电视、智能手表、冰箱、恒温器等——日益紧密地交织在一起。这些设备连接到大型数据中心,而这些数据中心消耗着巨大的能源。为了实现更快、更节能、更多 更可持续的运行,浸没式冷却是这些计算设备中热管理 的关键技术。元器件 被“浸没”在一种导热但介电的液体或冷却剂中,通过循环冷却剂来散热。由于其可压缩性和高轮廓图案,Heat-Spring非常适合这种应用 。

作为对自然的又一致敬,Heat-Spring 由纯铟制成——这是一种可持续元素,铟泰公司 为此提供了“回收再利用 ”回收计划。不过,根据应用 的规定,Heat-Spring 还提供多种合金版本,包括 InSn、InAg 和 Sn+。

壁虎脚部的特写照片,在白色背景衬托下清晰展现了其细致的纹理和脚趾垫。在由基因进化造就了脚底能牢牢吸附的壁虎这一现象的启发下(感恩 ),铟泰公司 的研究人员在开发下一代材料科学时,常常从自然界中汲取灵感与创意。

由 MarCom 专家 Christian Vischi 撰写。